Από τη Claire Swedberg
13 Φεβρουαρίου 2012 — στο δάσος Qingyuan, που βρίσκεται στη επαρχία Γκουαγκντόνγκ της νότιας Κίνας, ένας ασύρματος zigBee-
βασισμένος αισθητήρας σύστημα-με τους κόμβους που εγκαθίστανται στους πόλους και που τοποθετούνται επάνω treetops-μπορεί να ανιχνεύσει τις περιβαλλοντικές αλλαγές στον αέρα και τους άγρυπνους ανώτερους υπαλλήλους πάρκων σε περίπτωση πυρκαγιάς. Η λύση είναι ένας πιλότος του ασύρματου συστήματος δικτύων αισθητήρων ανίχνευσης και πρόβλεψης πυρκαγιών πρώτων σταδίων, που παρέχονται από
Insight Robotics Ltd., μια νεοσύστατη εταιρεία Χονγκ Κονγκ που ιδρύεται από τους ερευνητές στο
πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ. Η ρομποτική διορατικότητας ανέπτυξε το σύστημα σε συνεργασία με τη δασονομία Qingyuan και Guangdong την ακαδημία της δασονομίας. Το σύστημα περιλαμβάνει επίσης μια κάμερα θερμικής λήψης εικόνων για να επιδιώξει τα οπτικά στοιχεία των φλογών.
Η ρομποτική διορατικότητας, στο παρελθόν γνωστή ως καινοτομία και Technology Ltd. διορατικότητας, ιδρύθηκε το 2009 από μια ομάδα μηχανικών, ηλεκτρικών και μηχανικών λογισμικού από το πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ. Το πρώιμο έργο της επιχείρησης εστίασε στη χρήση της ρομποτικής τεχνολογίας όχι μόνο για να ανιχνεύσει τις φλόγες, αλλά και για να βοηθήσει στη διάσωση των ανθρώπων από τις πυρκαγιές χρησιμοποιώντας τις τηλεκατευθυνόμενες ρομποτικές μονάδες.
«Είχαμε μια εστίαση στη χρησιμοποίηση της ρομποτικής για ανθρωπιστικούς λόγους,» λέει Αλβέρτο Ko, έναν τιμητικό βοηθό καθηγητή της εφαρμοσμένης μηχανικής στο πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ και ένας από τους ομο-ιδρυτές των ρομποτικών διορατικότητας. Η ομάδα αναπτύσσει τη ρομποτική αναζήτηση-και-διάσωσης για να εντοπίσει και να βοηθήσει τα άτομα που μπορούν να παγιδευτούν από μια πυρκαγιά. Στο μεταξύ, εντούτοις, η επιχείρηση άρχισε τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων που θα διεβίβαζαν τα στοιχεία ενημερώνοντας τη διαχείριση δασονομίας τι εμφανίζεται στο δάσος, σε πραγματικό - χρόνος, προτού να απαιτηθεί οποιαδήποτε ρομποτική απάντηση. Το 2009, η ομάδα άρχισε με τη δασονομία Qingyuan, που υπολογίζει κατά μέσο όρο τουλάχιστον μια πυρκαγιά ετησίως, με διάφορες τέτοιες πυρκαγιές που καίνε πολλά τετραγωνικά μίλια του forestland. Κατά τη διάρκεια ενός χαρακτηριστικού έτους, στην πραγματικότητα, οι πυρκαγιές καίνε μια περιοχή των κινεζικών δασών 25 φορές το μέγεθος του Χονγκ Κονγκ.
Τον περασμένο Δεκέμβριο, το προσωπικό δασονομίας, που εργάζεται με τη ρομποτική διορατικότητας, εγκατέστησε ένα δίκτυο 20 έως 30 με μπαταρίες ασύρματους αισθητήρες πέρα από μια περιοχή 24 τετραγωνικός-χιλιομέτρου (9.3-τετραγωνικός-μίλι) του δάσους. Ο πιό απώτατος χωρισμός μεταξύ των κόμβων ήταν 5 χιλιόμετρα (3.1 μίλια), ενώ άλλα ήταν λιγότερο από 1 χιλιόμετρο (0.6 μίλια) χώρια. (Οι ετικέττες αισθητήρων έχουν ένα μέγιστο
να διαβάσει τη σειρά 5 χιλιομέτρων, ανάλογα με πόσο σαφής η γραμμή θέας η μια τους με την άλλη παραμένει.) Η ομάδα εγκατέστησε επίσης μια κάμερα θερμικής λήψης εικόνων που ψάχνει για τις ανωμαλίες στο δάσος, όπως η υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τις φλόγες. Οι ετικέττες, που συμμορφώνονται με τα πρότυπα ZigBee και του
ISO της 802.15.4, δημιουργούν ένα δίκτυο πλέγματος, που διαβιβάζει πίσω σε έναν κεντρικό υπολογιστή που βρίσκεται onsite στο δάσος, κοντά στη κάμερα θερμικής λήψης εικόνων. Οι κόμβοι αναπτύχθηκαν και χτίστηκαν στο εσωτερικό από τη ρομποτική διορατικότητας, Ko λέει, και κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τις κεραίες που παρέχονται από την
αίσθηση ομάδας.
Κάθε ασύρματη
ετικέττα διαβιβάζει τα στοιχεία αισθητήρων κάθε πέντε λεπτά, μαζί με το
μοναδικό προσδιοριστικό της, στον κοντινότερο παρακείμενο κόμβο, και τελικά πίσω στον κεντρικό υπολογιστή, στον οποίο το λογισμικό ρομποτικής διορατικότητας κατοικεί. Εάν ένας από τους κόμβους καταστρέφεται από την πυρκαγιά, οι άλλες ετικέττες θα διαβιβάσουν γύρω από εκείνο τον χαμένο κόμβο. Κάθε ετικέττα τροφοδοτείται από μια μπαταρία που φορτίζεται από ένα ηλιακό πλαίσιο που τοποθετείται σε κάθε κόμβο. Η ενσωματωμένη θερμοκρασία, η υγρασία, το αέριο και οι υπέρυθροι αισθητήρες παίρνουν τις μετρήσεις τακτικά. Τα στοιχεία υγρασίας, που αποθηκεύονται από το λογισμικό των ρομποτικών διορατικότητας, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κρίνουν το επίπεδο παρόντος κινδύνου πυρκαγιάς οποιαδήποτε στιγμή. Παραδείγματος χάριν, ένα πολύ υψηλό επίπεδο υγρασίας θα έδειχνε έναν χαμηλού κινδύνου για την πυρκαγιά. Εάν η θερμοκρασία ήταν να αυξηθεί ξαφνικά, εντούτοις, ότι η ανάγνωση θα έδειχνε την παρουσία φλόγας, και το λογισμικό θα επεδείκνυε μια επιφυλακή που οι υπάλληλοι Κέντρων Εντολών θα μπορούσαν να δουν, επιτρέποντας σε τους για να αποφασίσουν πού να αποκριθούν. Ο αισθητήρας αερίου μετρά τις αλλαγές στα συγκεκριμένα επίπεδα αερίου του αέρα, και ο υπέρυθρος αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει την παραλλαγή στο υπέρυθρο επίπεδο που θα μπορούσε ενδεχομένως να προκύψει από μια πυρκαγιά. Το σύστημα μπορεί να προσδιορίσει τη θέση μιας πυρκαγιάς περίπου μέσα σε 5 μέτρα (16.4 πόδια), Ko λέει, βασισμένος στη συγκεκριμένη ετικέττα που δείχνουν μια άνοδο στη θερμοκρασία, καθώς επίσης και τα στοιχεία από τη κάμερα θερμικής λήψης εικόνων.
Για να εξετάσει το σύστημα, το προσωπικό δασονομίας έθεσε μια πυρκαγιά σε έναν μεγάλο κάδο, που βρέθηκε κοντά σε έναν από τους κόμβους μέσα στην περιοχή κάλυψης πλέγμα-δικτύων του δάσους. Η
ετικέττα διένειμε μια πυρκαγιά άγρυπνη στην πυρκαγιά Control Center Qingyuan μέσα σε τρία λεπτά, με αυτόν τον τρόπο επιτρέποντας στο χειριστή για να επισημάνει τη θέση της πυρκαγιάς και να απελευθερώσει ένα τηλεκατευθυνόμενο εναέριο όχημα σε εκείνη την περιοχή. Το εναέριο όχημα θα μπορούσε έπειτα να πάρει τις υπέρυθρες εικόνες και να τις στείλει στον κεντρικό υπολογιστή οπίσθιου μέρους σε πραγματικό - χρόνος, προκειμένου να βοηθηθεί ο χειριστής στην απόφαση σχετικά με την επόμενη δράση.
Το Μάρτιο, οι ανώτεροι υπάλληλοι πάρκων προγραμματίζουν να επιστρέψουν στην περιοχή για να βεβαιώσουν μια άλλη δοκιμή του συστήματος με τις αναφλεγμένες πυρκαγιές, και για να καθορίσουν εάν για να κάνει το σύστημα μια μόνιμη επέκταση για το ολόκληρο πάρκο. Μέχρι σήμερα, Ko λέει, η λύση έχει λειτουργήσει καλά, αν και υπήρξαν διάφορες προκλήσεις κατά την οικοδόμηση του δικτύου.
«
ZigBee απαιτεί κάποια γραμμή θέας,» Ko εξηγεί, και μερικά τμήματα του δάσους ήταν πολύ παχιά, καθιστώντας το απαραίτητο να εγκαταστήσουν διάφορους κόμβους στις κορυφές των δέντρων. Τα ηλιακά πλαίσια εγκαταστάθηκαν για να επαναφορτίσουν τις λίθιο-ιονικές μπαταρίες, αλλά η ρομποτική διορατικότητας έπρεπε συνήθεια-σχέδιο η μπαταρία να αντισταθεί τους όρους του δάσους. Όταν ο ήλιος λάμπει, σημειώνει, οι θερμοκρασίες μπορούν να φθάσουν σε 40 βαθμούς Κελσίου (104 βαθμοί Fahrenheit) ή υψηλότερος, και τις καμένη θερμότητας μερικές φορές παραδοσιακές μπαταρίες μη επιδεχόμενες χειρουργική επέμβαση. Αφ' ετέρου, προσθέτει, η βροχή και ο αέρας δεν έχουν αποδειχθεί καταστρεπτικοί στις ετικέττες
αισθητήρων.
Επιπλέον, οι εκθέσεις Ko, ρομποτική διορατικότητας είναι αυτήν την περίοδο στις συζητήσεις με τους αντιπροσώπους άλλων πάρκων σε όλη την Κίνα και το Χονγκ Κονγκ, καθώς επίσης και ένα πάρκο στη Μαλαισία. Στο μέλλον, λέει, το σύστημα θα στείλει τα στοιχεία σε μια μακρινή θέση χρησιμοποιώντας μια κυψελοειδή σύνδεση, με αυτόν τον τρόπο εξαλείφοντας την ανάγκη να υπάρξει ένα PC ή ένας φορητός προσωπικός υπολογιστής στην περιοχή.
